4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Produksi Alginat dari Pseudomonas aeruginusa 4.1.1. Biomassa kering P. aeruginosa
Biomassa P. aeruginosa yang dihasilkan pada penelitian ini berkisar antara 0,23–1,5 g/l selama 48 jam waktu inkubasi pada kultur cair medium BHI (Brain Heart Infusion) broth (Lampiran 2). Pengukuran biomassa dilakukan untuk mendapatkan kurva pertumbuhan bakteri P. aeruginosa. Kurva pertumbuhan bakteri P. aeruginosa dapat dilihat pada Gambar 11.
Gambar 11. Grafik hubungan waktu inkubasi dengan biomassa kering bakteri. Pertumbuhan bakteri P. aeruginosa dalam media BHI broth menghasilkan biomassa kering optimum sebanyak 1,5 g/l pada jam ke-6 dan minimum pada jam ke-48 sebanyak 0,23 g/l. Bakteri P. aeruginosa pada penelitian ini berasal dari perairan tawar. Pertumbuhan P. aeruginosa dengan media BHI broth lebih cepat dibandingkan pertumbuhan P. aeruginosa dengan media lain. Hal ini terbukti bahwa pada penelitian sebelumnya dengan media glukosa dan penambahan ekstrak khamir, pertumbuhan optimum bakteri ini baru didapatkan pada jam ke-96 dengan biomassa kering sebanyak 1,75 g/l (Hendri 1995). Selain itu, Desniar (2003) melaporkan bahwa jumlah biomassa kering optimum yang didapatkan sebanyak 4,34 g/l yang diinkubasi dalam media tetes tebu dan urea selama 72 jam waktu inkubasi. 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 0 3 6 9 12 18 24 30 36 42 48 Biomassa kering (g/l)
Kurva pertumbuhan bakteri biasanya mengikuti pertumbuhan jasad renik. Fase log (eksponensial) P. aeruginosa terjadi pada waktu inkubasi jam ke-0 hingga jam ke-6 dengan biomassa yang didapatkan 0,5–1,5 g/l. Pseudomonas aeruginosa mulai mengalami fase stationer pada jam ke-6 hingga jam ke-12 dan fase kematian pada jam ke-12 hingga jam ke-48 waktu inkubasi. Fase lag (fase adaptasi) tidak terlihat pada kurva pertumbuhan di atas. Hal ini karena sebelum proses kultur P. aeruginosa dilakukan proses inokulasi dengan media dan kondisi yang sama, sehingga pada proses kultur bakteri sudah tidak lagi beradaptasi dengan media kultur.
Fase logaritmik pada penelitian ini sudah dimulai dari awal proses kultur. Sel jasad renik membelah sangat cepat dan konstan pada fase logaritmik. Jumlah sel akan meningkat, mula-mula perlahan dan semakin lama semakin meningkat. Fase logaritmik pada penelitian ini lebih lama dan mengalami peningkatan yang signifikan dibandingkan dengan yang dilaporkan oleh Hendri (1995) maupun Sabra (1998). Fase logaritmik pertumbuhan P. aeruginosa pada penelitian yang dilakukan oleh Hendri terjadi dari jam ke-3 hingga jam ke-7 dengan biomassa yang didapatkan berkisar antara 0,4–1,3 g/l. Fase logaritmik pada penelitian Sabra dengan menggunakan bakteri Azotobacter vinelandii terjadi dari jam ke-10 hingga jam ke-22 dengan biomassa kering sel, yaitu 1,0-7,5 g/l. Fase logaritmik pada penelitian ini terjadi mulai dari awal kultur, yaitu jam ke-0 hingga jam ke-6 dengan biomassa 0,5-1,5 g/l. Hal ini terjadi karena adanya perbedaan media dan juga metode yang digunakan. Fase logaritmik terjadi pada saat terdapat kelebihan semua bahan nutrien, yang sangat dipengaruhi oleh medium tempat tumbuhnya seperti pH dan kandungan nutrien, juga kondisi lingkungan termasuk suhu dan kelembaban udara (Fardiaz 1989).
Fase stasioner terjadi ketika jumlah sel yang tumbuh sama banyak dengan jumlah sel yang mati. Hal ini ditunjukkan dengan garis datar pada kurva pertumbuhan. Fase stasioner pada penelitian ini terjadi selama 6 jam, yaitu dari jam ke-6 hingga jam ke-12 waktu inkubasi, sedangkan fase stasioner pada penelitian Hendri (1995) terjadi selama 5 jam yaitu dari jam 11 hingga jam ke-16 waktu inkubasi. Fase stasioner pada penelitian Sabra (1998) dengan menggunakan bakteri Azotobacter vinelandii terjadi selama 13 jam yaitu dari jam
ke-17 hin stasioner, umumnya kultur, m dengan se Fa phase of d tidak dapa kematian Hal ini ti mulai dari 4.1.2. Ko Ko 2,30–4,04 jam ke-3 tertinggi y Gambar 1 Ha 1,78 g/l s khamir (H medium) d ngga jam k karena sel a jumlah se engakibatka l yang tumb ase terakhir decline or d at memprod pada peneli dak jauh b i jam ke-9 h onsentrasi a onsentrasi g/l (Lamp dan jam ke yang dihasil 2. Grafik hu asil ini lebi selama 7 ja Hendri 199 dengan bak ke-30 wakt tetap mem el konstan s an sel kem buh pada fa dari kurva death). Fase duksi sel ba itian ini terj berbeda den hingga ke-96 alginat alginat s piran 3). Ko e-6 waktu i lkan yaitu se ubungan lam ih tinggi d am inkubasi 95), 3,00 g kteri Azotob tu inkubasi mbelah mes selama fase mungkinan se logaritmi a pertumbuh e ini terjadi aru dan jum jadi dari jam ngan yang 6 waktu ink selama 48 onsentrasi a inkubasi, se ebesar 4.04 ma inkubasi dari pada p i dalam me g/l selama bacter vinela i. Sel menj skipun zat-z e stasioner. mempunya ik (Fardiaz han bakteri i ketika nut mlah sel da m ke-12 hin dilaporkan kubasi. 8 jam in alginat men etelah itu ce g/l pada jam i dengan ka enelitian se edia glukos 25 jam da andii (Sabr jadi lebih zat nutrisi s Kurangny ai komposis 1989). i, yaitu fase trien habis lam kultur ngga ke-48 oleh Hend nkubasi be nunjukkan p enderung m m ke-3 (Gam adar alginat ebelumnya, sa dan pena alam NRM ra et al. 200 kecil pada sudah habis ya nutrien d si yang be e kematian sehingga ba berkurang. waktu inku dri (1995), ervariasi a peningkatan menurun. Al mbar 12). yang dihasi yaitu seba ambahan ek M (Nitrogen 01), dan 7,5 a fase s dan dalam rbeda (The akteri Fase ubasi. yaitu antara n dari lginat ilkan. anyak kstrak n-rich 55 g/l
selama 7 Aztobacter bahwa pen yang diha mengguna dan karbo penelitian kandungan Be didapatkan alginat pad 4.1.3. Vis Vi berkisar a 1,13 cP (L 1,376 cP. dengan vi mengguna dapat dilih G Vi penting un rantai panj 70 jam d r vinelandi nggunaan m silkan. Hal akan bakteri on yang dig dengan n fosfat yan erdasarkan n, waktu in da proses ku skositas skositas ku antara 1,18 Lampiran 4 Viskositas skositas yan akan bakter hat pada Ga Gambar 13. skositas da ntuk algina njang dari al dalam NF ii (Cheze-L media yang ini sesuai d i Azotobact unakan aka continuous-ng limit akan biomassa k nkubasi sel ultur algina ultur menga 8-1,38 cP, 4). Viskosit alginat ha ng dilapork ri Azotobact ambar 13. Grafik hub an kemamp at. Hal ini n lginat terseb FM (Nitro Lange et al berbeda da dengan yang ter vineland an merubah -cultures m n memberik kering dan lama 6 jam at skala besa alami kenai kemudian as tertinggi asil penelitia kan oleh Sea
ter vineland bungan wakt puan pemb nantinya ak but. Perbeda ogen-free m l. 2002). H apat mempe g dilaporkan dii, bahwa v h jumlah alg menunjukka kan produks konsentras m dipilih se ar. ikan dari ja menurun h i terlihat pa an ini lebih anez et al. ( dii. Hasil pe tu inkubasi bentukan ge an dipenga aan viskosit medium) Hasil tersebu engaruhi ko n oleh Sabr variasi sumb ginat yang d an bahwa si alginat ya si alginat m ebagai wak am ke-0 hin hingga jam ada jam ke h rendah jik 2001) sebes engukuran dengan visk el merupak ruhi oleh s tas alginat d dengan ba ut menunju onsentrasi al ra (2001) de ber pepton, f dihasilkan. media de ang maksim maksimum ktu panen k ngga jam k m ke-48 me 24 dengan ka dibandin sar 7 cPs de viskositas k kositas. kan karakte truktur blok dapat diseba akteri ukkan lginat engan fosfat Hasil engan mum. yang kultur ke-24, enjadi n nilai ngkan engan kultur eristik k dan abkan
karena ada asam gulu kalsium, viskositas akan meng pun akan hal terseb kandungan dihasilkan 4.2. Kara 4.2.1. Per Ni transmemb mempuny setiap ken sebesar 0, G We membran yang diber anya perbed uronat akan yang akan akan tingg ghasilkan g berkurang but diduga n asam m n pada penel kteristik M meabilitas lai fluks me bran. Gam yai nilai gra
naikan teka 059 l.m-2.h -Gambar 14. P enten (1999 berdaya do rikan. Pada daan propor n menyebab n menghasi gi. Sebalikn gel yang leb
(Yunizal 2 a alginat y mannuronat litian ini me Membran Membran eningkat sec mbar 14 adien 0,059 nan transm -1. Pengaruh te 9) melapork orong tekan a air murni s
rsi asam gul bkan sema lkan gel y nya, semak bih lemah d 2004 dikutip yang dihas yang ting enjadi renda cara linier d menunjukk 9 terhadap membran seb ekanan trans kan bahwa s nan berband semakin tin luronat (G). akin kuat in yang lebih kin tinggi k dan lebih ela
p oleh Sub silkan pada gi sehingg ah. dengan sem kan bahwa air murni. besar 1 kPa smembran t secara umu ding lurus ggi tekanan . Semakin t nteraksi an kuat dan kandungan a astis sehing aryono 200 a penelitia ga viskosita makin menin a tekanan Hal terseb a akan men terhadap nil um permeab dengan tek n yang diber inggi kandu ntara alginat stabil seh asam manu gga viskosita 09). Berdas an ini mem as alginat ngkatnya tek transmem ut menunju ningkatkan lai fluks. bilitas air m kanan hidro rikan maka ungan t dan ingga uronat asnya arkan miliki yang kanan mbran ukkan fluks elalui ostatik fluks
juga aka transmemb 4.2.2. Pen Ha pengaruh menunjuk menunjuk naik sebes rendah jik per kPa. menyebab dapat men menyebab menunjuk mendoron dibutuhka Semakin meningkat Gamb an semakin bran tidak b ngaruh teka asil analisis yang nyata kkan tekanan kkan setiap sar 0,016 l ka dibanding
Hal ini ter bkan larutan nutupi pori bkan muncu kkan nilai n ng permeat an pada pros tinggi ko tkan tekana bar 15. Peng n tinggi. berpengaruh anan terhad s menunjuk a terhadap n n transmem kenaikan t .m-2.h-1. Na gkan denga rjadi karen n umpan me membran. ulnya tekana negatif, sehi melewati ses ini diseb
onsentrasi an osmotik. garuh tekan Hasil ana h signifikan dap nilai fl kkan bahwa nilai fluks mbran memp ekanan tran amun demik an pelarut ai na adanya k enjadi lebih Adanya alg an osmotik. ingga dibutu permukaan babkan sema zat terlar nan transme alisis menu n terhadap n luks a tekanan t (P < 0.05) punyai nilai nsmembran kian, gradie ir murni ya kandungan h kental dan ginat yang Hal ini terl uhkan tekan n membran akin besar t rut (algina mbran terha unjukkan ilai fluks. transmembr (Lampiran gradien 0,0 sebesar 1 en kenaikan ng mencapa alginat pa n diduga al terlarut dal lihat dari ni nan yang le n. Tingginy tekanan osm at) maka adap nilai fl bahwa tek ran membe n 5). Gamb 016. Hal ter kPa maka n fluks ini ai 0,059 l.m ada umpan lginat terlar lam umpan ilai intersep ebih besar u ya tekanan motik zat ter
akan sem fluks permea kanan erikan ar 15 rsebut fluks lebih m-2.h-1 yang rut ini n juga yang untuk yang rlarut, makin at
4.2.3. Pen Po transmemb Waktu tu signifikan 3,87 l.m-2 (1999) da dicapai pa Gambar 1 Ad tidak terda Albrecht ( besar pad reverse os 4.3. Penga 4.3.1. Pen Be memberik transmemb fluks aka nentuan wa ola perubah bran (∆P) p unak pada n. Fluks p .h-1. Hal in alam proses ada menit ke 6. Pola per tekanan danya perbe apat polaris (1989) yang da proses m smosis sang aruh Varia ngaruh teka erdasarkan h kan pengaru bran memp an meningk aktu tunak han nilai fl pada selang proses ini permeat be ni berbeda d s filtrasi den e 10. rubahan nila transmemb edaan waktu sasi konsent g melaporka mikrofiltras at kecil. abel Operas anan transm hasil analisi uh yang sign punyai nilai kat sebesar (steady stat fluks yang g waktu 60 i cenderung erkisar an dengan yan ngan memb ai fluks per bran u tunak dika trasi. Hal te an bahwa po i dan ultra si membran d is terlihat b nifikan terha i gradien 0 r 0,3 l.m-2 te) disebabkan menit dap g tidak m ntara 4,02 ng dilaporka bran ultrafi rmeat yang arenakan da ersebut didu olarisasi kon afiltrasi sed dan suhu te bahwa tekan adap nilai fl 0,3. Hal ter 2.h-1 untuk n oleh per at dilihat p mengalami p l.m-2.h-1 an oleh Jay iltrasi, dima disebabkan alam proses ukung oleh nsentrasi pe dangkan pa erhadap ni nan transme fluks (Lamp rsebut menu k setiap ke rubahan tek pada Gamba perubahan sampai de yarayah dan ana waktu n oleh perub reverse osm Routenbach eluangnya s ada pada p lai fluks embran dan piran 6).Tek unjukkan b enaikan tek kanan ar 16. yang engan n Lee tunak bahan mosis h dan sangat proses suhu kanan bahwa kanan
transmembran sebesar 1 kPa. Sedangkan suhu mempunyai nilai gradien 0,12. Hal ini berarti fluks akan meningkat sebesar 0,12 l.m-2.h-1 untuk setiap kenaikan suhu sebesar 1 oC. Hasil analisis juga menunjukkan bahwa interaksi antara tekanan dan suhu tidak berpengaruh signifikan. Pengaruh tekanan transmembran dan suhu umpan terhadap nilai fluks dapat dilihat pada Gambar 17.
Gambar 17. Pengaruh tekanan transmembran dan suhu umpan terhadap nilai fluks.
Gambar 17 menunjukkan bahwa semakin meningkat tekanan transmembran dan suhu yang diberikan nilai fluks akan semakin meningkat. Peningkatan nilai fluks seiring dengan peningkatan tekanan terjadi karena semakin besar tekanan maka semakin besar pula daya dorong larutan menuju permukaan membran. Adanya peningkatan tekanan juga dapat mempercepat akumulasi solute dipermukaan membran. Hasil tersebut sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Jayarajah dan Lee (1999) dimana tekanan transmembran yang dioperasikan dengan suhu tertentu meningkatkan nilai fluks secara linier dengan kenaikan tekanan dan suhu yang diberikan.
Secara umum suhu yang lebih tinggi akan menghasilkan harga fluks yang tinggi pula. Suhu berpengaruh terhadap viskositas larutan, semakin tinggi suhu maka viskositas larutan akan semakin rendah. Hal ini disebabkan karena semakin rendah nilai viskositas maka semakin kecil pula tekanan osmotik dan konsentrasi larutan umpan yang mengakibatkan daya difusi larutan meningkat sehingga jumlah pelarut yang melewati membran lebih tinggi.
4.3.2. Pengaruh tekanan transmembran dan suhu terhadap nilai rejeksi Berdasarkan hasil analisis terlihat bahwa tekanan transmembran dan suhu umpan tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap nilai rejeksi (Lampiran 7). Hal ini berbeda dengan hasil rejeksi abu pada whey dengan ultrafiltrasi yang dilaporkan D’Souza dan Wiley (2003), bahwa suhu umpan memberikan pengaruh yang siginifikan terhadap nilai rejeksi. Perbedaan ini diduga karena kinerja membran yang sangat spesifik terhadap bahan yang dipisahkan. Hasil rejeksi alginat dengan perlakuan tekanan transmembran dan suhu umpan berkisar antara 92,7–97,5% yang dapat dilihat pada Gambar 18. Hal ini menunjukkan bahwa terdapat 2,5-7,3% alginat yang mampu lolos dari pori-pori membran dengan adanya pengaruh kenaikan tekanan transmembran dan suhu yang diberikan.
Gambar 18. Pengaruh tekanan transmembran dan suhu umpan terhadap nilai rejeksi.
4.4. Proses Pengkonsentrasian Alginat
Proses pemekatan hasil kultur alginat menghasilkan konsentrat. Kinerja proses juga diteliti berdasarkan indikator kinerja membran, yaitu fluks dan rejeksi yang terjadi. Setelah itu dilakukan karakteristik pada konsentrat yang dihasilkan. 4.4.1. Respon fluks
Pada menit pertama proses pengkonsentrasian, fluks yang di dapatkan 5,2895 l.m-2.h-1 dan seiring dengan waktu proses fluks menurun hingga 0,7895 l.m-2.h-1 pada menit ke-95 (Gambar 19). Hasil penelitian menunjukkan
bahwa sem menjadi st Pe menit-men (2009) yan awal prose adanya pe membran tersebut y fouling ya 4.4.2. Res Ha Nilai rejek rejeksi a pori 0,2–1 nilai terse berbeda da makin lama tabil pada m Gambar 1 nurunan flu nit berikutn ng melapor es dan cend engaruh teka sehingga yang akhirny ang diakibat spon rejeks asil rejeksi ksi alginat p alginat den 1,4 µm, yai ebut diduga an bahan ba a waktu pro menit-menit 9. Pengaruh uks terting nya. Kondi rkan bahwa derung stabi anan yang m terjadi pen ya dapat m tkan oleh se si alginat sela pada pemeli ngan meng itu berkisar a karena p aku yang be ses pemeka terakhir. h lamanya w gi terjadi p isi ini sam a penurunan l pada meni mendorong numpukan menyebabkan emakin men ama proses itian ini men
ggunakan r 42–71% ( pengaruh je erbeda pula. atan, nilai fl waktu filtras pada awal ma dengan n fluks seca it-menit ber partikel-par partikel p n terjadinya ningkatnya k s pemekatan ncapai 100% membran (Cheze-Lan enis dan ka . fluks semak si terhadap proses dib hasil pene ara tajam te rikutnya. Ha rtikel terlaru pada permu a polarisasi kadar algina n terlihat p %. Hasil ini keramik nge et al. 2 arakteristik kin menurun fluks. bandingkan elitian Purb erjadi pada al ini diseba ut ke permu ukaan mem konsentras at dalam um ada Gamba i lebih tingg yang mem 002). Perbe membran n, dan pada bosari awal-abkan ukaan mbran si dan mpan. ar 20. gi dari miliki edaan yang
Ha (Gambar dibanding pemekatan tidak dipr pemurnian perbandin dipekatkan sebanyak digunakan Gambar 2 Gambar 20 asil ini d 21). Algin gkan algina n dengan m roses deng n alginat, ngan 2-3 ka n dengan 40%. Ha n sebagai alt 21. Konsent membra 0. Pengaruh didukung p nat hasil p at yang be membran dip gan membr dilakukan ali. Hasil pe membran al ini mem ternatif untu trasi alginat an. lamanya w pula denga emekatan d elum dipro peroleh seb ran hanya dengan enelitian m mampu m mbuktikan uk memeka t sebelum d waktu filtrasi an kadar dengan me ses dengan banyak 3,7 menghasilk menambahk menunjukkan mengurangi bahwa tek atkan alginat dan sesudah i terhadap r alginat y embran jau n membran g/l sedangk kan 2,7 g kan etano n bahwa alg pengguna knologi me t dari bakter h pengkons ejeksi. yang dihas uh lebih ba n. Alginat kan alginat g/l. Pada p l 96% de ginat yang aan etanol embran m ri. sentratan de silkan anyak hasil yang proses engan telah 96% ampu engan
4.4.3. Viskositas dan warna alginat
Viskositas alginate yang dihasilkan pada akhir penelitian ini sebesar 1,08 cP. Nilai ini lebih rendah dibandingkan nilai viskositas awal sebesar 1,38 cP. Penurunan viskositas ini dapat diakibatkan karena adanya kenaikan suhu selama proses filtrasi membran. Suhu berpengaruh terhadap viskositas larutan, semakin tinggi suhu maka viskositas larutan akan semakin rendah. Alginate dari rumput laut memiliki tiga tingkatan berdasarkan nilai viskositasnya, yaitu viskositas rendah (< 250 cP), viskositas sedang (250-3500 cP) dan viskositas tinggi untuk (3500-14000 cP) (Rasyid dan Rachmat 2002). Berdasarkan pembagian tersebut, maka viskositas alginat pada penelitian ini termasuk dalam viskositas rendah.
Alginat yang diperoleh berwarna cerah merah kekuningan yang terlihat pada
Tabel 3. Nilai L (kecerahan) sebesar 54,09 telah memenuhi standar yang
ditetapkan oleh Food Chemical Chodex (1981) diacu dalam King (1983) sebesar 52,80.
Tabel 3. Hasil pengukuran warna alginat
Keterangan Nilai
L 54,09 + 0,0707
a (+) 3,61 + 0,0070
b (+) 32,76 + 0,0777
Keterangan : L = Kecerahan
(a+) = merah (a-) = hijau (b+) = kuning (b-) = biru
